数控车床宏程序编程.docx
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数控车床宏程序编程.docx
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数控车床宏程序编程
数控宏程序一.什么是宏程序?
什么是数控加工宏程序?
简单地说,宏程序是一种具有计算能力和决策能力的数控程序。
宏程序具有如下些特点:
1.使用了变量或表达式(计算能力),例如:
(1)G01X[3+5];有表达式3+5
(2)G00X4F[#1];有变量#1
(3)G01Y[50*SIN[3]];有函数运算
2.使用了程序流程控制(决策能力),例如:
(1)IF#3GE9;有选择执行命令
……
ENDIF
(2)WHILE#1LT#4*5;有条件循环命令
……
ENDW
二.用宏程编程有什么好处?
1.宏程序引入了变量和表达式,还有函数功能,具有实时动态计算能力,可以加工非圆曲线,如抛物线、椭圆、双曲线、三角函数曲线等;
2.宏程序可以完成图形一样,尺寸不同的系列零件加工;
3.宏程序可以完成工艺路径一样,位置不同的系列零件加工;
4.宏程序具有一定决策能力,能根据条件选择性地执行某些部分;
5.使用宏程序能极大地简化编程,精简程序。
适合于复杂零件加工的编程。
一.宏变量及宏常量
1.宏变量
先看一段简单的程序:
G00X25.0
上面的程序在X轴作一个快速定位。
其中数据25.0是固定的,引入变量后可以写成:
#1=25.0;#1是一个变量
G00X[#1];#1就是一个变量
宏程序中,用“#”号后面紧跟1~4位数字表示一个变量,如#1,#50,#101,……。
变量有什么用呢?
变量可以用来代替程序中的数据,如尺寸、刀补号、G指令编号……,变量的使用,给程序的设计带来了极大的灵活性。
使用变量前,变量必需带有正确的值。
如
#1=25
G01X[#1];表示G01X25
#1=-10;运行过程中可以随时改变#1的值
G01X[#1];表示G01X-10
用变量不仅可以表示坐标,还可以表示G、M、F、D、H、M、X、Y、……等各种代码后的数字。
如:
#2=3
G[#2]X30;表示G03X30
例1使用了变量的宏子程序。
%1000
#50=20;先给变量赋值
M98P1001;然后调用子程序
#50=350;重新赋值
M98P1001;再调用子程序
M30
%1001
G91G01X[#50];同样一段程序,#50的值不同,X移动的距离就不同
M99
2.局部变量
编号#0~#49的变量是局部变量。
局部变量的作用范围是当前程序(在同一个
程序号内)。
如果在主程序或不同子程序里,出现了相同名称(编号)的变量,它们不会相互干扰,值也可以不同。
例
%100
N10#3=30
M98P101
#4=#3
M30
%101
#4=#3
#3=18
M99
3.全局变量
;主程序中#3为30
;进入子程序后#3不受影响
;#3仍为30,所以#4=30
;这里的#3不是主程序中的#3,所以#3=0(没定义),则:
#4=0;这里使#3的值为18,不会影响主程序中的#3
编号#50~#199的变量是全局变量(注:
其中#100~#199也是刀补变量)。
全局
变量的作用范围是整个零件程序。
不管是主程序还是子程序,只要名称(编号)
相同就是同一个变量,带有相同的值,在某个地方修改它的值,所有其它地方都
受影响。
例
%100
N10#50=30;先使#50为30
M98P101;进入子程序
#4=#50;#50变为18,所以#4=18
M30
%101
#4=#50;#50的值在子程序里也有效,所以#4=30
#50=18;这里使#50=18,然后返回
M99
为什么要把变量分为局部变量和全局变量?
如果只有全局变量,由变量名不
能重复,就可能造成变量名不够用;全局变量在任何地方都可以改变它的值,这
是它的优点,也是它的缺点。
说是优点,是因为参数传递很方便;说是缺点,是
因为当一个程序较复杂的时候,一不小心就可能在某个地用了相同的变量名或者
改变了它的值,造成程序混乱。
局部变量的使用,解决了同名变量冲突的问题,编写子程序时,不需要考虑其它地方是否用过某个变量名。
什么时候用全局变量?
什么时候用局部变量?
在一般情况下,你应优先考虑
选用局部变量。
局部变量在不同的子程序里,可以重复使用,不会互相干扰。
如
果一个数据在主程序和子程序里都要用到,就要考虑用全局变量。
用全局变量来保存数据,可以在不同子程序间传递、共享、以及反复利用。
刀补变量(#100~#199)。
这些变量里存放的数据可以作为刀具半径或长度补偿值来使用。
如
#100=8
G41D100;D100就是指加载#100的值8作为刀补半径。
注意:
上面的程序中,如果把D100写成了D[#100],则相当于D8,即调用8号刀补,而不是补偿量为8。
4.系统变量
#300以上的变量是系统变量。
系统变量是具有特殊意义的变量,它们是数控
系统内部定义好了的,你不可以改变它们的用途。
系统变量是全局变量,使用时可以直接调用。
#0~#599是可读写的,#600以上的变量是只读的,不能直接修改。
其中,#300~#599是子程序局部变量缓存区。
这些变量在一般情况下,不用
关心它的存在,也不推荐你去使用它们。
要注意同一个子程序,被调用的层级不
同时,对应的系统变量也是不同的。
#600~#899是与刀具相关系统变量。
#1000~#1039坐标相关系统变量。
#1040~#1143参考点相关系统变量。
#1144~#1194系统状态相关系统变量。
(详见:
)
有时候需要判断系统的某个状态,以便程序作相应的处理,就要用到系统变量。
5.常量
PI表示圆周率,TRUE条件成立(真),FALSE条件不成立(假)。
二.运算符与表达式
1.算术运算符
加+
,减-,乘*,
除/
2.条件运算符
宏程序运算
符
数学意义
EQNEGTGELTLE
=≠>≥<≤
条件运算符用在程序流程控制IF和WHILE的条件表达式中,作为判断两个表
达式大小关系的连接符。
注意:
宏程序条件运算符与计算机编程语言的条件运算符表达习惯不同。
3.逻辑运算符
在IF或WHILE语句中,如果有多个条件,用逻辑运算符来连接多个条件。
AND(且)
OR(或)
NOT(非)
多个条件同时成立才成立
多个条件只要有一个成立即可取反(如果不是)
例
#1LT50AND#1GT20
#3EQ8OR#4LE10
——表示:
[#1<50]且[#1>20]
——表示:
[#3=8]或者[#4≤10]
有多个逻辑运算符时,可以用方括号来表示结合顺序,如:
NOT[#1LT50AND#1GT20]——表示:
如果不是“#1<50且#1>20”更复杂的例子,如:
[#1LT50]AND[#2GT20OR#3EQ8]AND[#4LE10]
4.函数
正弦:
SIN[a]
余弦:
COS[a]
正切:
TAN[a]
注:
a为角度,单位是弧度
值。
反正切:
ATAN[a](返回:
度,范围:
-90~+90)
反正切:
ATAN2[a]/[b](返回:
度,范围:
-180~+180)(注:
华中数控暂不支
持)
绝对值:
ABS[a],表示|a|
取整:
INT[a],采用去尾取整,非“四舍五入”
取符号:
SIGN[a],a为正数返回1,0返回0,负数返回-1开平方:
SQRT[a],表示√a
指数:
EXP[a],表示e5.表达式与括号
a
包含运算符或函数的算式就是表达式。
表达式里用方括号来表示运算顺序。
宏程序中不用圆括号,因圆括号是注释符。
例如175/SQRT[2]*COS[55*PI/180]
#3*6GT14
6.运算符的优先级
方括号→函数→乘除→加减→条件→逻辑
技巧:
常用方括号来控制运算顺序,更容易阅读和理解。
7.赋值号=
把常数或表达式的值送给一个宏变量称为赋值,格式如下:
宏变量=常数或表达式
例如#2=175/SQRT[2]*COS[55*PI/180]
#3=124.0
#50=#3+12
特别注意,赋值号后面的表达式里可以包含变量自身,如:
#1=#1+4;此式表示把#1的值与4相加,结果赋给#1。
这不是数学中的方程或等式,如果#1的值是2,执行#1=#1+4后,#1的值变为6。
三.程序流程控制
程序流程控制形式有许多种,都是通过判断某个“条件”是否成立来决定程
序走向的。
所谓“条件”,通常是对变量或变量表达式的值进行大小判断的式子,
称为“条件表达式”。
华中数控系统有两种流程控制命令:
IF——ENDIF,WHILE——ENDW。
1.条件分支IF
需要选择性地执行程序,就要用IF命令。
格式1:
(条件成立则执行)
IF条件表达式
条件成立执行的语句组
ENDIF
功能:
条件成立执行IF与ENDIF之间的程序,不成立就跳过。
其中IF、ENDIF称为关
键词,不区分大小写。
IF为开始标识,ENDIF为结束标识。
IF语句的执行流程如图1所示。
例:
IF#1EQ10;如果#1=10
M99
ENDIF
;成立则,执行此句(子程返回)
;条件不成立,跳到此句后面
例:
IF#1LT10AND#1GT0;如果#1<10且#1>0
G01x20
Y15
ENDIF
;成立则执行
;条件不成立,跳到此句后面
格式2:
(二选一,选择执行)形式:
IF条件表达式
条件成立执行的语句组ELSE
条件不成立执行的语句组ENDIF
例:
IF#51LT20
G91G01X10F250
ELSE
G91G01X35F200
ENDIF
功能:
条件成立执行IF与ELSE之间的程序,不成立就执行ELSE与ENDIF之间的程序。
IF语句的执行流程如图1所示。
2.条件循环WHILE
格式:
WHILE条件表达式
条件成立循环执行的语句
ENDW
功能:
条件成立执行WHILE与ENDW之间的程序,然后返回到WHILE再次判
断条件,直到条件不成立才跳到ENDW后面。
WHILE语句的执行流程如图1所示。
例:
#2=30
WHILE#2GT0;如果#2>0
G91G01X10;成立就执行
#2=#2-3;修改变量,
ENDW;返回
G90G00z50;不成立跳到这里执行
WHILE中必须有“修改条件变量”的语句,使得其循环若干次后,条件变为“不成立”而退出循环,不然就成为死循环。
IF条件成
假
IF条件成
真
假
真
程序A
WHILE条件
程序1
……
程序N
ELSE
真
程序1
假
程序B
ENDIFENDIF
……
程序N
IF…ENDIF流程
IF…ELSE…ENDIF流
ENDW
图
程图
WHILE…ENDW流程
图
图1流程控制
四.子程序及参数递传
1.普通子程序
普通子程序指没有宏的子程序,程序中各种加工的数据是固定的,子
程序编好后,子程序的工作流程就固定了,程序内部的数据不能在调用时
“动态”地改变,只能通过“镜像”、“旋转”、“缩放”、“平移”来有限的改变子程序的用途。
例
%4001
G01X80F100
M99
子程序中数据固定,普通子程序的效能有限。
2.宏子程序
宏子程序可以包含变量,不但可以反复调用简化代码,而且通过改变
变量的值就能实现加工数据的灵活变化或改变程序的流程,实现复杂的加工过程处理。
例
%4002
G01Z[#1]F[#50];Z坐标是变量;进给速度也是变量,可适应粗、精加工。
M99
例对圆弧往复切削时,指令G02、G03交替使用。
参数#51改变程序流程,自动选择。
%4003
IF#51GE1
G02X[#50]R[#50];条件满足执行G02
ELSE
G03X[-#50]R[#50];条件不满足执行G03
ENDIF
#51=#51*[-1];改变条件,为下次做准备
M99
子程序中的变量,如果不是在子程序内部赋值的,则在调用时,就必
需要给变量一个值。
这就是参数传递问题,变量类型不同,传值的方法也不同。
3.全局变量传参数
如果子程序中用的变量是全局变量,调用子程序前,先给变量赋值,再调用子程序。
例:
%400
#51=40;#51为全局变量,给它赋值
M98P401;进入子程序后#51的值是40
#51=25;第二次给它赋值
M98P401;再次调用子程序,进入子程序后#51的值是25M30
%401;子程序
G91G01X[#51]F150;#51的值由主程序决定
M99
4.局部变量传参数
问题:
%400
N1#1=40;为局部变量#1赋值
N2M98P401;进入子程序后#1的值是40吗?
M30
%401
N4G91G01X[#1];子程序中用的是局部变量#1
M99
结论:
主程序中N1行的#1与子程序中N4行的#1不是同一个变量,子程序不会接收到40这个值。
怎么办呢?
局部变量的参数传递,是在宏调用指令后面添加参数的方法来传递的。
上面的程序中,把N1行去掉,把N2行改成如下形式即可:
N2M98P401B40
比较一下,可知多了个B40,其中B代表#1,紧跟的数字40代表#1的值
是40。
这样就把参数40传给了子程序%401中的#1。
更一般地,我们用G65来调用宏子程序(称宏调用)。
G65指令:
G65是专门用来进行宏子程序调用的,但在华中数控系统里面,G65和M98功能相同,可以互换。
宏子程序调用指令G65的格式:
G65P__L__A__B__
…
Z__
P
L
A~Z
子程序号
调用次数
参数,每个字母与一个局部变量号对应。
A对应#0,B对应#1,
C对应#2,D对应#3,……如A20,即#0=20;B6.5,即#1=6.5;其余类推。
换句话说,如果要把数50传给变量#17,则写R50。
G65代码在调用宏子程序时,系统会将当前程序段各字母(A~Z共26个,
如果没有定义则为零)后跟的数值对应传到宏子程序中的局部变量#0-#25。
下面列出了宏调用时,参数字母与变量号的对应关系:
子程序中的
#0#1#2#3#4#5#6#7#8#9#1
0
#1
1
#1
2
变量
传参数用的
字母
A
BCDEFGHIJKLM
子程序中的
变量
传参数用的
字母
#1#1#1#1#1#1#1#2#2#2#2#2#23456789012345
NOPQRSTUVWXYZ
要注意,由于字母G、P、L等已被宏调用命令、子程序号和调用次数占
用,所以不能再用来传递其它任意数据。
传进去的是,G65即#6=65,P401
即#15=401(子程序号),L2即#11=2。
为了便于参数传递,编写子程序时
要避免用#6、#15、#11等变量号来接收数据,但这些变量号可以用在子程序中作为内部计算的中间变量暂存数据。
另外,G65代码在调用宏子程序时,还会把当前九个轴的绝对位置(工
件绝对坐标)传入局部变量#30~#38。
#30~#38与轴名的对应关系由机床制造
厂家规定,通常#30为X轴,#31为Y轴,#32为Z轴。
固定循环指令初始平面
Z模态值也会传给变量#26。
通过#30~#38可以轻易得到进入子程序时的轴坐标位置,这在程序流程控制中是很有用的。
5.系列零件加工
所谓系列零件加工,是指不同规格的零件,形状基本相同,加工过程
也相同,只是尺寸数据不一样,利用宏程序就可以编写出一个通用的加工程序来。
例1
切槽宏子程序。
%8002
G92X90Z30
M98P8001U10V50A20B40C3;UVABC对应尺寸变量见下图G00X90
Z30
M30
%8001;子程序
G00Z[-#20];切刀Z向定位
X[#1+5];接近工件,留5毫米距离
#10=#2;#10已切宽度+#2
WHILE#10LT#21;够切一刀?
G00Z[-#20-#10];Z向定位
G01X[#0];切到要求深度
G00X[#1+5];X退刀到工件外
#10=#10+#2-1;修改#10ENDW
G00Z[-#21-#20];切最后一刀G01X[#0]
G00X[#1+5]
M99
例2
根据下面系列零件的图形,编辑精加工轮廓及切断的程序。
轮廓加工
用外圆车刀、切断用切断刀(刀位点在右刀尖)。
工件零点设在右端面。
;工件1主程序:
%1000
M03S600T0101
M98P1001A8B10C24D20E5F40
T0202
M98P1002C24F40
M30
;工件2主程序:
%2000
M03S600T0101
M98P1001A10B15C28D24E7F50
T0202
M98P1002C28F50
M30
;轮廓加工子程序
%1001
G00X0Z3
G01Z0F100
G03X[2*#0]Z[#0]R[#0]
G01X[#2]
W[-#4]
#10=#1-[#2-#3]/2
#11=SQRT[#1*#1-#10*#10]
G02X[#2]W[-2*#11]R[#1]
G01Z[-#5]
U2
G00X[#2+50]Z100
M99
;切断子程序
%1002
G00X[#2+2]Z[-#5]
G01X0.3F30
G00X[#2+50]
Z100
M99
6.高级参考
在子程序中,可能会改变系统
模态值。
例如,主程序中的是绝对
编程(G90),而子程序中用的是相
对编程(G91),如果调用了这个子
程序,主程序的模态就会受到影响。
当然,对于简单的程序,你可以在
子程序返回后再加一条G90指令变
回绝对编程。
但是,如果编写的子
程序不是你自己用,别人又不知道
你改变了系统模态值,直接调用就
有可能出问题。
有没有办法,使子
程序不影响主程序的模态值呢?
简
单的办法就是,进入子程序后首先
把子程序会影响到的所有模态用局
部变量保存起来,然后再往后执行,
并且在子程序返回时恢复保存的模态值。
看下面的例子
例
%102
;不管原来是什么状态,先记录下来
#45=#1162;记录第12组模态码#1162是G61或G64?
#46=#1163;记录第13组模态码#1163是G90或G91?
M99
由此可见,系统变量虽然是不
能直接改写的,但并不是不能改变
的。
系统模态值是可以被指令改变的。
固定循环也是用宏程序实现
的,而且固定循环中它改变了系统
模态值,只是在固定循环子程序中
采用了保护措施,在固定循环宏子
程序返回时,恢复了它影响过的系
统模态,所以外表看它对系统模态
没有影响。
这可以通过分析系统提
供的固定循环宏程序看出来。
;
现在可以改变已记录过的模态
G91G64;用相对编程G91及连续插补方式G64
……
;
这里是其它程序
;
子程序结束前恢复记录值
G[#45]G[#46];恢复第12组13组模态
对于每个局部变量,还可用系统宏AR[]来判别该变量是否被定义,是被定义为增量或绝对方式。
该系统宏的调用格式如下
AR[#变量号]
返回值:
0表示该变量没有被定义
90表示该变量被定义为绝对方式G90
91表示该变量被定义为相对方式G91
例下面的主程序%1000在调用子程序%9990时设置了IJK之值,子程
序%9990可分别通过当前局部变量#8#9#10来访问主程序的IJK之值%1000
G92X0Y0Z0
M98P9990I20J30K40
M30
%9990
IF[AR[#8]EQ0]OR[AR[#9]EQ0]OR[AR[#10]EQ0]
M99;如果没有定义IJK值,则返回
ENDIF
N10G91;用增量方式编写宏程序
IFAR[#8]EQ90;如果I值是绝对方式G90
#8=#8-#30;将I值转换为增量方式,#30为X的绝对坐标ENDIF
M99
HNC-21M子程序嵌套调用的深度最多可以有七层,每一层子程序都有
自己独立的局部变量,变量个数为50。
当前局部变量为#0-#49,第一层
局部变量为#200-#249,第二层局部变量为#250-#299,第三层局部变量
#300-#349,依此类推。
在子程序中如何确定上层的局部变量要依上层的
层数而定。
由于通过系统变量来直接访问局部变量容易引起混乱,因此不提倡用这种方法。
例
%0099
G92X0Y0Z0
N100#10=98
M98P100
M30
%100
N200#10=222;此时N100所在段的局部变量#10为第0层#210
M98P110
M99
%110
N300#10=333;此时N200所在段的局部变量#10为第1层#260,即#260=222
;此时N100所在段的局部变量#10为第0层#210,即
#210=98
M99
五.宏编程实例
1.数车编程
(1)函数曲线加工通用宏程序
;任意曲线y=f(x)的加工
;单调区间x由x1变到x2
方法一-----
%1001
#1=x1;初值
#2=f(x1);或者写成#2=f(#1)
WHILE#1LEx2;或者WHILE#1GEx2
G01X[#1]Y[#2];到下一位置
#1=#1+0.01;X增量0.01
;或者#1=#1-0.01;X增量-0.01
#2=f(#1);计算下个点坐标
ENDW
;......退刀
M30
(实际应用,请用具体表达式代替f(x))
#1=x1;初值
#3=f(x1);或者写成#3=f(#1)
WHILE#1LEx2;或者WHILE#1GEx2
#2=#3;保存前一个点坐标
#1=#1+0.01;X增量0.01
;或者#1=#1-0.01;X增量-0.01
#3=f(#1);计算下个点坐标
G91G01X[0.01]Y[#3-#2];到下一位置
ENDW
;......退刀
M30
方法二
%10
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- 数控车床 程序 编程